T: Kami baru-baru ini mulai mengerjakan beberapa komponen yang sebagian besar terbuat dari baja tahan karat kelas 304, yang dilas ke baja itu sendiri dan ke baja ringan. Kami mengalami beberapa masalah retak pada las baja tahan karat ke baja tahan karat hingga setebal 1,25 inci. Disebutkan bahwa jumlah ferit kami rendah. Bisakah Anda menjelaskan apa ini dan bagaimana cara memperbaikinya?
A: Ini pertanyaan yang bagus. Ya, kami dapat membantu Anda memahami apa arti jumlah ferit yang rendah dan cara mencegahnya.
Pertama, mari kita tinjau definisi baja tahan karat (SS) dan bagaimana ferit berhubungan dengan sambungan las. Baja hitam dan paduannya mengandung lebih dari 50% besi. Ini mencakup semua baja karbon dan baja tahan karat serta kelompok lain yang ditentukan. Aluminium, tembaga, dan titanium tidak mengandung besi, jadi semuanya merupakan contoh paduan non-ferrous yang sangat baik.
Komponen utama paduan ini adalah baja karbon dengan setidaknya 90% besi dan SS dengan 70 hingga 80% besi. Agar diklasifikasikan sebagai SS, ia harus memiliki setidaknya 11,5% kromium yang ditambahkan. Kadar kromium di atas ambang minimum ini mendorong pembentukan lapisan oksida kromium pada permukaan baja dan mencegah pembentukan oksidasi seperti karat (oksida besi) atau korosi yang disebabkan oleh serangan kimia.
SS secara garis besar dibagi menjadi tiga kelompok: austenit, ferit, dan martensit. Namanya berasal dari struktur kristal suhu ruangan yang menyusunnya. Kelompok umum lainnya adalah SS dupleks, yang merupakan keseimbangan antara ferit dan austenit dalam struktur kristal.
Mutu austenitik, seri 300, mengandung 16% hingga 30% kromium dan 8% hingga 40% nikel, yang membentuk struktur kristal austenitik dominan. Untuk meningkatkan pembentukan rasio austenit-ferit, zat penstabil seperti nikel, karbon, mangan, dan nitrogen ditambahkan selama proses pembuatan baja. Beberapa mutu umum adalah 304, 316, dan 347. Memberikan ketahanan korosi yang baik; terutama digunakan dalam aplikasi makanan, layanan kimia, farmasi, dan kriogenik. Pengendalian pembentukan ferit memberikan ketangguhan suhu rendah yang sangat baik.
Baja tahan karat feritik merupakan baja mutu seri 400 yang sepenuhnya bersifat magnetik, mengandung 11,5% hingga 30% kromium, dan memiliki struktur kristal dominan feritik. Untuk meningkatkan pembentukan ferit, bahan penstabil digunakan untuk memasukkan kromium, silikon, molibdenum, dan niobium selama produksi baja. Jenis baja tahan karat ini umumnya digunakan dalam sistem pembuangan otomotif dan pembangkit listrik, serta memiliki aplikasi suhu tinggi yang terbatas. Beberapa jenis yang umum digunakan adalah 405, 409, 430, dan 446.
Mutu martensit, juga diidentifikasi dengan seri 400 seperti 403, 410, dan 440, bersifat magnetis, mengandung 11,5% hingga 18% kromium, dan memiliki martensit sebagai struktur kristal. Kombinasi ini memiliki kandungan emas terendah, yang menjadikannya paling murah untuk diproduksi. Mutu ini memberikan ketahanan terhadap korosi; kekuatan yang sangat baik; dan umumnya digunakan dalam peralatan makan, peralatan gigi dan bedah, peralatan memasak, dan jenis perkakas tertentu.
Saat Anda mengelas SS, jenis substrat dan aplikasi layanannya akan menentukan logam pengisi yang tepat untuk digunakan. Jika Anda menggunakan proses pelindung gas, Anda mungkin perlu memberi perhatian khusus pada campuran gas pelindung untuk mencegah masalah terkait pengelasan tertentu.
Untuk menyolder 304 ke dirinya sendiri, Anda akan memerlukan elektroda E308/308L. Huruf "L" adalah singkatan dari karbon rendah, yang membantu mencegah korosi intergranular. Elektroda ini memiliki kandungan karbon di bawah 0,03%; apa pun di atas ini meningkatkan risiko karbon mengendap hingga batas butir dan bergabung dengan kromium untuk membentuk karbida kromium, yang secara efektif mengurangi ketahanan korosi baja. Ini menjadi jelas jika korosi terjadi di zona yang terkena panas (HAZ) dari sambungan las SS. Pertimbangan lain untuk SS kelas L adalah bahwa mereka memiliki kekuatan tarik yang lebih rendah pada suhu layanan yang tinggi daripada kelas SS langsung.
Karena 304 merupakan jenis SS austenitik, logam las yang bersangkutan akan mengandung sebagian besar austenit. Akan tetapi, elektroda itu sendiri akan mengandung penstabil ferit, seperti molibdenum, untuk mendorong pembentukan ferit dalam logam las. Produsen biasanya mencantumkan kisaran jumlah ferit yang umum untuk logam las. Sebagaimana disebutkan sebelumnya, karbon merupakan penstabil austenitik yang kuat, dan karena alasan inilah sangat penting untuk mencegahnya ditambahkan ke logam las.
Angka ferit diperoleh dari diagram Schaeffler dan diagram WRC-1992, yang menggunakan rumus ekuivalen nikel dan kromium untuk menghitung nilai, yang jika diplot pada diagram akan menghasilkan angka yang dinormalkan. Angka ferit antara 0 dan 7 berhubungan dengan persentase volume struktur kristal ferit yang ada dalam logam las; namun, pada persentase yang lebih tinggi, angka ferit meningkat pada tingkat yang lebih cepat. Ingatlah bahwa ferit dalam SS tidak sama dengan ferit baja karbon, tetapi fase yang disebut ferit delta. SS austenitik tidak memiliki transformasi fase yang terkait dengan proses suhu tinggi seperti perlakuan panas.
Pembentukan ferit diinginkan karena lebih ulet daripada austenit, tetapi harus dikontrol. Jumlah ferit yang rendah dapat menghasilkan lasan dengan ketahanan korosi yang sangat baik dalam beberapa aplikasi, tetapi sangat rentan terhadap retak panas selama pengelasan. Untuk kondisi penggunaan umum, jumlah ferit harus antara 5 dan 10, tetapi untuk beberapa aplikasi, nilai yang lebih rendah atau lebih tinggi mungkin diperlukan. Ferit dapat dengan mudah diverifikasi di tempat kerja menggunakan indikator ferit.
Karena Anda menyebutkan bahwa Anda memiliki masalah retak dan jumlah ferit yang rendah, Anda perlu mencermati logam pengisi Anda dan memastikannya menghasilkan jumlah ferit yang cukup – sekitar 8 akan membantu.Selain itu, jika Anda menggunakan pengelasan busur inti fluks (FCAW), logam pengisi ini biasanya menggunakan gas pelindung karbon dioksida 100% atau campuran argon 75%/CO2 25%, yang dapat menyebabkan penyerapan karbon pada logam las.Anda mungkin ingin beralih ke proses pengelasan busur logam gas (GMAW) dan menggunakan campuran argon 98%/oksigen 2% untuk mengurangi kemungkinan penyerapan karbon.
Untuk mengelas SS ke baja karbon, Anda harus menggunakan material pengisi E309L. Logam pengisi ini khusus digunakan untuk mengelas logam yang berbeda dan membentuk sejumlah ferit setelah baja karbon diencerkan ke dalam lasan. Karena baja karbon akan menyerap sejumlah karbon, penstabil ferit ditambahkan ke logam pengisi untuk melawan kecenderungan karbon membentuk austenit. Ini akan membantu mencegah retak termal dalam aplikasi pengelasan.
Singkatnya, jika Anda ingin menghilangkan retakan panas pada sambungan las SS austenitik, verifikasi jumlah logam pengisi ferit yang memadai dan ikuti praktik pengelasan yang baik. Jaga masukan panas di bawah 50 kJ/inci, pertahankan suhu interpass sedang hingga rendah, dan pastikan sambungan solder bebas dari kontaminasi apa pun sebelum penyolderan. Gunakan pengukur yang tepat untuk memverifikasi jumlah ferit pada sambungan las, dengan target 5 hingga 10.
WELDER, sebelumnya Practical Welding Today, menampilkan orang-orang nyata yang membuat produk yang kita gunakan dan gunakan setiap hari. Majalah ini telah melayani komunitas pengelasan di Amerika Utara selama lebih dari 20 tahun.
Sekarang dengan akses penuh ke edisi digital The FABRICATOR, akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal sekarang sepenuhnya dapat diakses, menyediakan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Nikmati akses penuh ke edisi digital STAMPING Journal, yang menyediakan kemajuan teknologi terkini, praktik terbaik, dan berita industri untuk pasar stamping logam.
Sekarang dengan akses penuh ke edisi digital The Fabricator en Español, akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.